DE69131278T2 - BASIC FILM FOR RETRORE-REFLECTIVE ARTICLES AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents
BASIC FILM FOR RETRORE-REFLECTIVE ARTICLES AND METHOD FOR THEIR PRODUCTIONInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue Trägerfolie und rückstrahlende Gegenstände, die z. B. als durchsichtige Überzüge zum Schutz von Dokumenten vor Manipulation verwendet werden, und umfaßt dieselben. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Trägerfolien und rückstrahlenden Gegenstände.The invention relates to a new carrier film and retroreflective articles which are used, for example, as transparent coatings for protecting documents from tampering, and includes the same. The invention also relates to a method for producing such carrier films and retroreflective articles.
Dokumente besitzen oft fest haftende, durchsichtige Überzüge zum Schutz gegen Schmutz, Feuchtigkeit und allgemeine Abnutzung. Ein typischer durchsichtiger Schutzüberzug weist eine Kunststoffolie auf, die eine aggressive Klebstoffschicht trägt, mit der dieser dauerhaft mit der Vorderseite eines Dokuments verklebt werden kann. Ein durchsichtiger Überzug, der die darunterliegenden Informationen nicht verdunkelt, ist in dem US-Patent Nr. 3,801,183 (Sevelin et al.) offenbart. Das Patent offenbart eine Aufschrift enthaltende Folienmaterialien, die eine rückstrahlende Aufschrift und rückstrahlende Hintergrundbereiche aufweisen, die unter den Bedingungen einer Betrachtung unter gewöhnlichem diffusem Licht im wesentlichen nicht erkennbar sind, jedoch unter den Bedingungen einer Betrachtung unter rückstrahlendem Licht deutlich erkennbar sind. Versuche zur Manipulierung der Informationen, auf die der Überzug aufgebracht ist, führen zu einer leicht feststellbaren Zerstörung des Überzugs.Documents often have adherent, transparent overlays to protect against dirt, moisture, and general wear and tear. A typical transparent overlay comprises a plastic film bearing an aggressive adhesive layer that allows it to be permanently bonded to the front of a document. A transparent overlay that does not obscure the underlying information is disclosed in U.S. Patent No. 3,801,183 (Sevelin et al.). The patent discloses inscription-containing sheet materials having retroreflective inscription and retroreflective background areas that are substantially undetectable under conditions of viewing under ordinary diffuse light, but clearly visible under conditions of viewing under retroreflective light. Attempts to tamper with the information to which the overlay is applied result in easily detectable destruction of the overlay.
Nach dem US-Patent Nr. 3,801,183 wurde eine Reihe von Patenten herausgegeben, in denen weitere durchsichtige Überzüge offenbart werden, von denen jeder mit einem Muster oder einer Aufschrift bebildert werden kann, das/die nur dann ohne wei teres erkennbar ist, wenn es/sie unter spiegelnder Reflexion betrachtet wird, und mit einem Dokument verklebt werden kann, ohne die Vorderseite des Dokuments zu verdunkeln. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,099,838 (Cook et al.), in dem ein Überzug offenbart ist, bei dem die Rückstrahlung vom Hintergrund und den Bildbereichen des Musters in kontrastierenden Farben erfolgt. Siehe auch die US-Patente mit den Nummern 4,688,894 (Hockert) und 4,691,993 (Porter et al.), in denen durchsichtige Überzüge offenbart werden, die ähnlich wie die in dem US-Patent Nr. 3,801,183 wirken und des weiteren das Vermögen besitzen, eine authentisch machende Mitteilung in dem Überzug entstehen zu lassen, nachdem dieser mit einem Dokument verklebt wurde.Following US Patent No. 3,801,183, a series of patents were issued disclosing further transparent coatings, each of which can be imaged with a pattern or inscription that can only be seen without further teres when viewed under specular reflection and can be adhered to a document without obscuring the front of the document. See, for example, U.S. Patent No. 4,099,838 (Cook et al.), which discloses an overlay in which the background and image areas of the pattern reflect in contrasting colors. See also U.S. Patent Nos. 4,688,894 (Hockert) and 4,691,993 (Porter et al.), which disclose transparent overlays which function similarly to that in U.S. Patent No. 3,801,183 and which further have the ability to create an authenticating message in the overlay after it has been adhered to a document.
Die durchsichtigen Schutzüberzüge in jedem der oben genannten Patente umfassen jeweils eine Monolage von Mikrokügelchen aus Glas, die den Überzug teuer und schwer fälschbar macht.The transparent protective coatings in each of the above-mentioned patents each comprise a monolayer of glass microspheres, which makes the coating expensive and difficult to counterfeit.
In dem US-Patent Nr. 4,869,946 (Clay) wird eine Sicherheitskarte offenbart, die eine durchsichtige obere Schicht mit schmalen parallelen Linsen auf ihrer Außenseite und eine ein Bild enthaltende Trägerfolie auf ihrer Innenseite umfaßt. Die beiden Schichten bilden ein linsenartiges System, mit dem auf der Trägerfolie befindliche Bilder je nach dem Winkel, unter dem die Karte betrachtet wird, selektiv sichtbar sind.U.S. Patent No. 4,869,946 (Clay) discloses a security card comprising a transparent top layer having narrow parallel lenses on its outside and an image-containing carrier film on its inside. The two layers form a lens-like system that allows images on the carrier film to be selectively visible depending on the angle at which the card is viewed.
In dem US-Patent Nr. 3,503,315 (de Montebello) wird eine linsenartige Platte oder Folie offenbart, die aneinandergrenzende kleine Linsen mit kugelförmigen konvexen Oberflächen auf beiden Seiten umfaßt. Die Folie wird zur Herstellung und Sichtbarmachung eines Bildes in einem panoramischen stereoskopischen Relief verwendet.In U.S. Patent No. 3,503,315 (de Montebello) a lenticular plate or sheet is disclosed comprising adjacent small lenses with spherical convex surfaces on both sides. The sheet is used to produce and visualize an image in a panoramic stereoscopic relief.
In dem US-Patent Nr. 2,951,419 (Lemelson) werden rückstrahlende Vorrichtungen offenbart, die einem sich mit einer Lichtquelle bewegenden Beobachter als aufleuchtend und verlö schend, funkelnd oder ihre optische Zusammensetzung verändernd erscheinen. Bei einer Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung eine durchsichtige Folie und einen Rückstrahler, die sich an einer Grenzfläche treffen. An der Grenzfläche sind zwei Gruppen von aneinandergrenzenden Bändern oder Streifen mit unterschiedlicher Farbe oder unterschiedlichem Lichtreflexionsgrad vorhanden. Auf ihrer Vorderseite ist die Folie mit einer Anzahl von linsenartigen Ausbildungen versehen. Ein sich mit einer Lichtquelle bewegender Beobachter sieht einander abwechselnde Farbmuster, da die diskreten Lichtbänder von der sich bewegenden Lichtquelle in einer solchen Weise in die Folie eintreten, daß die Bänder von einer Gruppe zu der anderen Gruppe wechseln, und umgekehrt.US Patent No. 2,951,419 (Lemelson) discloses retroreflective devices that appear to an observer moving with a light source as illuminating and extinguishing appearing dazzling, sparkling or changing their optical composition. In one embodiment, the device comprises a transparent sheet and a retroreflector which meet at an interface. At the interface there are two groups of adjacent bands or stripes of different color or different light reflectance. On its front side the sheet is provided with a number of lens-like formations. An observer moving with a light source sees alternating color patterns because the discrete bands of light from the moving light source enter the sheet in such a way that the bands change from one group to the other group and vice versa.
In AT-A-332,763 wird eine rückstrahlende Folie offenbart, die eine Anordnung von konvexen Mikrolinsenflächen sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite der Folie aufweist, wobei die Rückseite auch reflektierend ist. Die hinteren Linsenflächen umfassen kugelförmige, halbkugelige Mikrolinsen, während diejenigen auf der Vorderseite der Folie aus nicht kugelförmigen, halbkugeligen Mikrolinsen bestehen. Die Mikrolinsen auf der einen Saite der Folie wirken mit den Mikrolinsen auf der anderen Seite der Folie so zusammen, daß die gewünschten Reflexionsgradeigenschaften zustandekommen.AT-A-332,763 discloses a retroreflective sheeting having an array of convex microlens surfaces on both the front and back surfaces of the sheeting, the back surface also being reflective. The back lens surfaces comprise spherical, hemispherical microlenses, while those on the front surface of the sheeting consist of non-spherical, hemispherical microlenses. The microlenses on one side of the sheeting interact with the microlenses on the other side of the sheeting to produce the desired reflectance characteristics.
Das US-Patent Nr. 4,576,850 (Martens) betrifft Formgegenstände aus Kunststoff, die durch Nachbildung einer eine Mikrostruktur tragenden Fläche mit einer durch UV-Strahlung aushärtbaren organischen oligomeren Zusammensetzung hergestellt werden.US Patent No. 4,576,850 (Martens) relates to molded plastic articles made by replicating a microstructure-bearing surface with a UV-curable organic oligomeric composition.
Eine Anzahl weiterer Patente betrifft ebenfalls Formgegenstände aus Kunststoff, die durch Nachbildung einer eine Mikrostruktur tragenden Fläche hergestellt werden. Siehe zum Beispiel die US-Patente mit den Nummern 3,689,346 (Rowland);A number of other patents also relate to molded plastic articles made by replicating a surface bearing a microstructure. See, for example, U.S. Patent Nos. 3,689,346 (Rowland);
4,414,316 (Conley); 4,420,502 (Conley); und 4,373,077 (Kerfield).4,414,316 (Conley); 4,420,502 (Conley); and 4,373,077 (Kerfield).
In dem US-Patent Nr. 1,824,353 wird eine Anordnung von ellipsenartigen Mikrolinsen zum Fokussieren von einfallendem kollimiertem Licht durch entsprechende Öffnungen in einem Schirm oder auf eine Fotoplatte mit jeweiligen Anwendungsbereichen für Kinobildwände mit Rückprojektion und für die Fotografie bei schwacher Beleuchtung offenbart.US Patent No. 1,824,353 discloses an array of elliptical microlenses for focusing incident collimated light through corresponding openings in a screen or onto a photographic plate with respective applications for rear projection cinema screens and for low light photography.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird eine durchsichtige Trägerfolie nach dem vorliegenden Anspruch 1 geschaffen.According to a first embodiment of the invention, a transparent carrier film according to the present claim 1 is provided.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerfolie nach dem vorliegenden Anspruch 14 geschaffen.According to a second embodiment of the invention, a method for producing a carrier film according to the present claim 14 is provided.
Die Erfindung stellt eine durchsichtige Trägerfolie bereit, die zur Herstellung von rückstrahlenden Gegenständen verwendet werden kann, zu denen zum Beispiel durchsichtige Schutzüberzüge für Dokumente zählen. Die Überzüge können mit Informationen bebildert werden, um die Authentizität des Dokuments zu bekräftigen, z. B. mit einer Zeichnung oder dem Foto des Eigentümers, und auch für hohe Manipulationsfestigkeit sorgen. Manche der Informationen können in Form von sogenannten "Kippbildern" vorhanden sein, die nur innerhalb eines engen Winkelbereichs betrachtet werden können und ihre Farbe innerhalb dieses Winkelbereichs ändern. Solche Bilder können unter Umgebungslicht zu betrachten sein und auf diese Weise eine leicht erkennbare Bestätigung der Authentizität des Dokumentes liefern. Ein "Kippbild" kann auch einen zweiten Authentizitätsgrad liefern, indem es bei Betrachtung unter Rückstrahlung glänzend wird und es auf diese Weise insbesondere schwer macht, entweder das Dokument zu manipulieren oder den neuen Überzug zu fälschen. Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Trägerfolien geschaffen.The invention provides a transparent carrier film which can be used to make retroreflective articles, including, for example, transparent protective covers for documents. The covers can be imaged with information to reinforce the authenticity of the document, such as a drawing or photograph of the owner, and also to provide high resistance to tampering. Some of the information can be in the form of so-called "tilting images" which can only be viewed within a narrow angle range and change colour within that angle range. Such images can be viewed under ambient light, thus providing an easily recognisable confirmation of the authenticity of the document. A "tilting image" can also provide a second level of authenticity by becoming glossy when viewed under retroreflective conditions, thus making it particularly difficult to to either manipulate the document or counterfeit the new coating. The invention also provides a method for producing such carrier films.
Typischerweise wird eine spiegelnd reflektierende Schicht auf die zweite Seite der Trägerfolie aufgebracht, so daß sich ein rückstrahlender Gegenstand ergibt. Ist die reflektierende Schicht durchsichtig, kann der rückstrahlende Gegenstand als Überzug verwendet werden.Typically, a specularly reflective layer is applied to the second side of the carrier film to form a retroreflective article. If the reflective layer is transparent, the retroreflective article can be used as an overlay.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Abschnitt einer rückstrahlenden Folie gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a schematic cross-section through a portion of a retroreflective sheeting according to the invention;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Abschnitt einer Ausführungsform des durchsichtigen Schutzüberzugs gemäß der Erfindung, nachdem dieser auf die Vorderseite eines Dokuments aufkaschiert wurde;Fig. 2 is a schematic cross-section through a portion of an embodiment of the transparent protective cover according to the invention after it has been laminated to the front of a document;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Abschnitt einer anderen Ausführungsform des durchsichtigen Schutzüberzugs gemäß der Erfindung; undFig. 3 is a schematic cross-section through a portion of another embodiment of the transparent protective cover according to the invention; and
Fig. 4 eine Mikroaufnahme der mit Mikrolinsen bedeckten Vorderseite einer Trägerfolie gemäß der Erfindung.Fig. 4 is a micrograph of the front side of a carrier film according to the invention covered with microlenses.
Fig. 1-3, die idealisiert dargestellt sind, sind nicht maßstabsgerecht und sollen lediglich veranschaulichend und nicht einschränkend sein.Fig. 1-3, which are shown in an idealized manner, are not to scale and are intended to be illustrative and not limiting.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt bei einer typischen rückstrahlenden Ausführungsform der Gegenstand 10, z. B. eine rückstrahlende Folie, eine Trägerfolie 11 mit einer ersten und einer zweiten breiten Seite, eine Anordnung 14 von im wesentlichen halbkugeligen Mikrolinsen auf der ersten breiten Seite und eine im wesentlichen durchgehende spiegelnd reflektierende Schicht 17 auf der zweiten Seite. Die Trägerfolie 11 ist im wesentlichen durchsichtig und besitzt den richtigen Brechungsindex und die richtigen Abmessungen, so daß kollimiertes Licht, welches orthogonal auf die Mikrolinsenanordnung fällt, ungefähr auf die zweite Seite der Trägerfolie 11, d. h. auf die spiegelnd reflektierende Schicht 17, fokussiert wird.As seen in Figure 1, in a typical retroreflective embodiment, the article 10, e.g., a retroreflective sheeting, comprises a carrier sheet 11 having first and second broad sides, an array 14 of substantially hemispherical microlenses on the first broad side, and a substantially continuous specularly reflective layer 17 on the second side. The carrier sheet 11 is substantially transparent and has the proper refractive index and dimensions so that collimated light orthogonally incident on the microlens array is focused approximately on the second side of the carrier sheet 11, i.e., on the specularly reflective layer 17.
Bei den Trägerfolien ist die zweite Seite oder Rückseite im wesentlichen flach und eben, wohingegen sich auf der ersten Seite oder Vorderseite eine Anordnung von konvexen Mikrolinsen befindet. Die Mikrolinsen sind im wesentlichen halbkugelig. Eine kugelige Form ist die Figur, die entsteht, wenn eine Ellipse um eine ihrer Achsen gedreht wird. Der hier verwendete Begriff "halbkugelig" bezieht sich darauf, daß jede Mikrolinse nur ein Teil einer kugeligen Form ist. Die Achse jeder Mikrolinse verläuft im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Trägerfolie an der Basis der Mikrolinse. Der Umfang jeder Mikrolinse ist an der Basis derselben am breitesten, wo diese aus der Trägerfolie herausragt. Die Mikrolinsen sind im allgemeinen sehr winzig, d. h. sie weisen typischerweise eine Breite in der Größenordnung von etwa 50 bis etwa 150 m an ihrer Basis auf. Die Basis jeder Mikrolinse ist proportional breiter als die Basis einer echten Halbkugel von gleicher Höhe, um die Breite des konischen Bereiches zu erweitern, in dem einfallendes Licht auf die zweite Seite der Trägerfolie fokussiert wird. Typischerweise wird Licht, das auf die Mi krolinsenanordnung in einem konischen Bereich fällt, der senkrecht zu der Trägerfolie orientiert ist und eine Gesamtbreite von etwa 5 bis etwa 10 Grad aufweist, auf die zweite Seite der Trägerfolie fokussiert und bei rückstrahlenden Ausführungsformen zurückgestrahlt. Innerhalb dieser Orientierung einfallendes Licht wird hier als "im wesentlichen orthogonal" bezeichnet.In the carrier films, the second or back side is substantially flat and planar, whereas the first or front side has an array of convex microlenses. The microlenses are substantially hemispherical. A spherical shape is the figure formed when an ellipse is rotated about one of its axes. As used herein, the term "hemispherical" refers to the fact that each microlens is only a portion of a spherical shape. The axis of each microlens is substantially perpendicular to the plane of the carrier film at the base of the microlens. The circumference of each microlens is widest at its base where it protrudes from the carrier film. The microlenses are generally very tiny, typically having a width on the order of about 50 to about 150 m at their base. The base of each microlens is proportionally wider than the base of a true hemisphere of the same height to increase the width of the conical region in which incident light is focused onto the second side of the carrier film. Typically, light shining on the mi Light incident within the microlens array in a conical region oriented perpendicular to the carrier film and having a total width of about 5 to about 10 degrees is focused onto the second side of the carrier film and, in retroreflective embodiments, is reflected back. Light incident within this orientation is referred to herein as "substantially orthogonal."
Vorzugsweise sind die Mikrolinsen innerhalb der Anordnung dicht gepackt, um den Grad der Fokussierung zu verbessern und bei rückstrahlenden Ausführungsformen die Rückstrahlungshelligkeit zu erhöhen. Bei manchen Ausführungsformen können die Mikrolinsen so dicht gepackt sein, daß sie im wesentlichen aneinanderstoßen, d. h. daß die benachbarten Mikrolinsen in Kontakt stehen und nicht voneinander beabstandet sind. In manchen Fällen können sich benachbarte Mikrolinsen teilweise überlappen, wie in Fig. 4 gezeigt. Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Mikrolinsen nicht regelmäßig angeordnet sind, d. h. daß keine spezielle Anordnung, zum Beispiel eine kubische oder sechseckige Anordnung, notwendig ist. Wie in Fig. 4 zeigt, sind die Mikrolinsen in im wesentlichen regelloser Anordnung angeordnet.Preferably, the microlenses are densely packed within the array to improve the degree of focus and, in retroreflective embodiments, to increase the retroreflective brightness. In some embodiments, the microlenses may be so densely packed that they are substantially abutting, i.e., that the adjacent microlenses are in contact rather than spaced apart. In some cases, adjacent microlenses may partially overlap, as shown in Figure 4. An advantage of the invention is that the microlenses are not regularly arranged, i.e., that no special arrangement, for example, a cubic or hexagonal arrangement, is necessary. As shown in Figure 4, the microlenses are arranged in a substantially random arrangement.
Wenn der Gegenstand als Überzug für Dokumente verwendet werden soll, ist die reflektierende Schicht vorzugsweise durchsichtig. Veranschaulichende Beispiele für reflektierende Schichten sind solche aus Zinksulfid, Kryolith, Lithiumfluorid, Siliciumoxiden und Magnesiumfluorid. In dem US-Patent Nr. 3,700,305 (Bingham et al.) und dem oben erwähnten US- Patent Nr. 3,801,183, auf die hier Bezug genommen wird, wird die Verwendung von dielektrischen Spiegeln als teilweise lichtdurchlässige Rückstrahler offenbart. Wenn die reflektierende Schicht durchsichtig ist, kann sie durchgehend sein, ohne Informationen auf der Vorderseite eines Dokuments zu verdunkeln, auf die der neue Schutzüberzug aufgebracht wird. Die reflektierende Schicht kann jedoch undurchsichtig sein, wenn sie unterbrochen ist und so aufgebracht wird, daß sie keine Informationen auf der Vorderseite des Dokuments, auf die sie aufgebracht wird, abdeckt.If the article is to be used as a document overlay, the reflective layer is preferably transparent. Illustrative examples of reflective layers are those of zinc sulfide, cryolite, lithium fluoride, silicon oxides, and magnesium fluoride. U.S. Patent No. 3,700,305 (Bingham et al.) and the above-mentioned U.S. Patent No. 3,801,183, which are incorporated herein by reference, disclose the use of dielectric mirrors as partially light-transmitting retroreflectors. If the reflective layer is transparent, it can be continuous without obscuring information on the front of a document to which the new protective overlay is applied. However, the reflective layer can be opaque, if it is interrupted and applied in such a way that it does not cover any information on the front of the document to which it is applied.
Auf die zweite Seite der Trägerfolie kann, bevor ein dielektrischer Spiegel auf diese aufgebracht wird, ein Muster aus bilderzeugendem Material aufgebracht werden, z. B. aus klarer Tinte oder klarem Lack, um eine Aufschrift oder Aufschriften innerhalb eines erfindungsgemäßen Überzugs zu liefern.A pattern of image-forming material, such as clear ink or clear varnish, may be applied to the second side of the carrier film before a dielectric mirror is applied thereto to provide an inscription or inscriptions within a coating according to the invention.
Anstelle einer Mitteilung oder eines Musters aus klarer Tinte oder zusätzlich zu diesen kann die zweite Seite der durchsichtigen polymeren Schicht (unter der reflektierenden Schicht) mit einer undurchsichtigen Tinte bedruckt werden. Wenn der Überzug zum Beispiel zum Schutz eines Dokuments verwendet werden soll, das vorher mit Informationen bedruckt wurde, die bei allen gleichen Dokumenten standardmäßig sind, z. B. mit zum Einlegen des Namens, der Anschrift des Inhabers und dergleichen bezeichneten Kästchen, können diese Kästchen durch den Aufdruck aus undurchsichtiger Tinte mit inhaberspezifischen Informationen gefüllt werden. Wäre jemand in der Lage, einen solchen Überzug von einem Dokument abzulösen, würde dieser zumindest einen Teil der Schicht aus undurchsichtiger Tinte mitreißen. Dann müßte man zur Änderung der Informationen irgendeinen Teil dieser Schicht, die entweder auf dem Dokument oder dem Überzug zurückgeblieben ist, wegradieren und gefälschte Informationen einbringen, um die Kästchen zu füllen. Diese Aufgabe zu bewerkstelligen wäre insbesondere dann schwierig, wenn ein Teil der Tinteschicht durchsichtig ist und ein sogenanntes "Kippbild" in einem Muster bildet, das leicht zerstört wird, wenn an dem Überzug manipuliert wird.Instead of, or in addition to, a clear ink message or pattern, the second side of the transparent polymer layer (under the reflective layer) may be printed with an opaque ink. For example, if the overlay is to be used to protect a document that has previously been printed with information that is standard on all similar documents, such as boxes designated for inserting the owner's name, address, and the like, those boxes can be filled with owner-specific information by printing in opaque ink. If someone were able to peel such an overlay off a document, they would remove at least part of the opaque ink layer. Then, to change the information, one would have to erase any part of that layer left on either the document or the overlay and insert fake information to fill the boxes. Accomplishing this task would be particularly difficult if part of the ink layer was transparent, forming a so-called "tilt image" in a pattern that would be easily destroyed if the coating was tampered with.
Zur Herstellung eines "Kippbildes" wird eine Mitteilung oder ein Muster aus klarer Tinte auf die zweite Seite der Trägerfolie aufgedruckt, bevor eine reflektierende Schicht auf die se aufgebracht wird. Die resultierende Veränderung der Beschaffenheit der Oberfläche der Trägerfolie führt meist zu Veränderungen in der Dicke der reflektierenden Schicht, wenn diese aufgebracht wird, so daß ein Bild entsteht, das sich auf der gesamten Vorderseite des Überzugs wiederholen kann und unter Umgebungslicht mit dem bloßen Auge innerhalb eines schmalen Winkelbereiches zu sehen ist. Die Farbe des Bildes verändert sich bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln und wird deshalb manchmal als "Kippbild" bezeichnet. Beim Versuch, zwecks Veränderung der darunterliegenden Informationen den Überzug abzuziehen, wird wahrscheinlich das farbige "Kippbild" zerstört und auf diese Weise jede Person aufmerksam gemacht, die das Dokument betrachtet. Da das farbige "Kippbild" hell glänzt, wenn es unter Rückstrahlung betrachtet wird, kann eine Prüfung unter Rückstrahlung den sicheren Beweis liefern, daß das Dokument authentisch ist.To create a "tilting image", a message or pattern is printed in clear ink on the second side of the carrier film before a reflective layer is applied to the se is applied. The resulting change in the surface finish of the carrier film usually results in changes in the thickness of the reflective layer as it is applied, creating an image that can be repeated across the entire front of the overlay and can be seen by the naked eye within a narrow range of angles under ambient light. The color of the image changes at different viewing angles and is therefore sometimes referred to as a "tilt image." An attempt to peel off the overlay to change the underlying information is likely to destroy the colored "tilt image" and thus attract the attention of anyone viewing the document. Since the colored "tilt image" shines brightly when viewed under retroreflective conditions, a retroreflective examination can provide certain proof that the document is authentic.
Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsform dar, bei der ein Überzug 20 eine Trägerfolie 21 umfaßt, die aus zwei Lagen besteht, d. h. einer durchsichtigen Abstandsschicht 22 und einer Anordnung 24 von Mikrolinsen. Ein Vorteil solcher mehrlagigen Ausführungsformen ist, daß die für die Abstandsschicht 22 und die Linsenanordnung 24 verwendeten Materialien unabhängig so gewählt werden können, daß die Gesamteigenschaften des Gegenstands optimiert werden. Zum Beispiel kann ein leistungsstarkes Gießmaterial, das zur Herstellung der regellosen Anordnung verwendet wird, relativ teuer sein, so daß für die Abstandsschicht ein billigeres Material verwendet wird, um die Gesamtkosten des Gegenstands zu vermindern. In einem weiteren Beispiel kann bei einem Überzug für ein Dokument die regellose Anordnung so gewählt werden, daß sie sehr hart und abriebfest ist und größere Haltbarkeit verleiht, wohingegen die Abstandsschicht so gewählt wird, daß sie eine relativ niedrige Zugfestigkeit aufweist, damit es schwieriger wird, sie in intaktem Zustand von einem Dokument zu entfernen.Fig. 2 illustrates another embodiment in which a coating 20 comprises a carrier film 21 consisting of two layers, i.e., a transparent spacer layer 22 and an array 24 of microlenses. An advantage of such multilayer embodiments is that the materials used for the spacer layer 22 and the lens array 24 can be independently selected to optimize the overall properties of the article. For example, a high performance molding material used to make the random array may be relatively expensive, so a cheaper material is used for the spacer layer to reduce the overall cost of the article. In another example, in a document coating, the random pattern may be chosen to be very hard and abrasion resistant, providing greater durability, whereas the spacer layer may be chosen to have a relatively low tensile strength, making it more difficult to remove intact from a document.
Wiederum in Fig. 2 ist auf der Rückseite der Abstandsschicht 22, d. h. der der regellosen Anordnung 24 entgegengesetzten Seite, eine unterbrochene Schicht 26 aus klarer Tinte vorhanden, auf der sich eine durchgehende durchsichtige, reflektierende Schicht 27 befindet. Die reflektierende Schicht 27 wird von einer Klebstoffschicht 28 bedeckt, die verwendet werden kann, um den Überzug 20 auf der Vorderseite des Dokuments 29 über den darauf aufgedruckten Informationen 29A zu befestigen.Referring again to Fig. 2, on the back side of the spacer layer 22, i.e., the side opposite the random array 24, there is an intermittent layer 26 of clear ink, on which there is a continuous transparent reflective layer 27. The reflective layer 27 is covered by an adhesive layer 28 which can be used to attach the overlay 20 to the front side of the document 29 over the information 29A printed thereon.
Da das rückstrahlende Material 27 beim Aufbringen, z. B. durch Vakuumzerstäubung, besser auf den klare Tinte 26 enthaltenden Bereichen als auf den tintefreien Bereichen der Abstandsschicht 22 haftete, ist es in den Tinte enthaltenden Bereichen dicker. Durch die resultierenden Schwankungen in der Dicke der durchsichtigen reflektierenden Schicht 27 entsteht ein farbiges "Kippbild", das unter Umgebungslicht durch die polymere Schicht hindurch zu sehen ist, wobei dieses Bild hell glänzt, wenn es unter Rückstrahlung betrachtet wird.Because the retroreflective material 27 adhered better to the areas containing clear ink 26 than to the non-ink areas of the spacer layer 22 when applied, e.g., by vacuum sputtering, it is thicker in the ink-containing areas. The resulting variations in the thickness of the clear reflective layer 27 create a colored "tilt image" that can be seen through the polymeric layer under ambient light, which image shines brightly when viewed under retroreflective conditions.
Auf erfindungsgemäßen Gegenständen können viele verschiedene Klebstoffe verwendet werden, zu denen zum Beispiel Schmelzklebstoffe, Haftklebstoffe und aktinisch aktivierte Klebstoffe zählen, z. B. wärmeaktivierbare und mit UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffe. Bei Überzügen auf Dokumenten sollte der Klebstoff im wesentlichen durchsichtig sein.A wide variety of adhesives can be used on articles of the invention, including, for example, hot melt adhesives, pressure sensitive adhesives, and actinically activated adhesives, such as heat activated and UV activated adhesives. For coatings on documents, the adhesive should be substantially transparent.
Bei manchen Ausführungsformen können Überzüge für Dokumente mit einer Klebstoffschicht hergestellt werden, die zwischen der zweiten Seite der Trägerfolie und der reflektierenden Schicht sowie auf der der reflektierenden Schicht der Trägerfolie entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Fig. 3 zeigt eine solche Ausführungsform, bei der ein Überzug 30 eine durchsichtige Trägerfolie 31 umfaßt, die aus einer Abstandsschicht 32, einer regellosen Anordnung von Mikrolinsen 34 und einer durchsichtigen Klebstoffschicht 33 besteht. Bei solchen Ausführungsformen wird auf die Anordnung 34 fallendes Licht auf die Rückseite der Klebstoffschicht 33, d. h. auf die der Abstandsschicht 32 entgegengesetzte Seite, fokussiert. Auf die Rückseite des Klebstoffs 33, d. h. auf die der Trägerfolie 31 entgegengesetzte Seite, ist ein Tintenmuster 36 aufgebracht, auf das eine durchsichtige reflektierende Schicht 37 aufgebracht wurde, die an der Tinte 36 haftet, jedoch nicht an dem Klebstoff 33. Die reflektierende Schicht 37 ist von einer weiteren Klebstoffschicht 38 bedeckt, mit der der Überzug 30 mit der Vorderseite eines Dokuments (nicht dargestellt) verklebt werden kann. Wenn die Klebstoffschichten 33 und 38 eine identische Zusammensetzung besitzen, werden beim Versuch, den Überzug 30 von einem Dokument zu entfernen, die beiden Klebstoffschichten wahrscheinlich auseinandergerissen, und dadurch wird es einer Person äußerst schwerfallen, das Dokument zu manipulieren und dann den Überzug wieder aufzubringen, ohne ein deutliches Anzeichen der Manipulation zu hinterlassen.In some embodiments, document overlays can be made with an adhesive layer disposed between the second side of the carrier film and the reflective layer and on the side of the carrier film opposite the reflective layer. Fig. 3 shows such an embodiment in which an overlay 30 comprises a transparent carrier film 31 consisting of a spacer layer 32, a random arrangement of microlenses 34 and a transparent adhesive layer 33. In such In some embodiments, light falling on the assembly 34 is focused onto the back of the adhesive layer 33, i.e., the side opposite the spacer layer 32. On the back of the adhesive 33, i.e., the side opposite the carrier film 31, there is applied an ink pattern 36 onto which has been applied a transparent reflective layer 37 which adheres to the ink 36 but not to the adhesive 33. The reflective layer 37 is covered by a further adhesive layer 38 with which the overlay 30 can be bonded to the front of a document (not shown). If the adhesive layers 33 and 38 have an identical composition, an attempt to remove the overlay 30 from a document is likely to tear the two adhesive layers apart and thereby make it extremely difficult for a person to tamper with the document and then reapply the overlay without leaving a clear sign of tampering.
Ein Vorteil von Trägerfolien gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß sie verwendet werden können, um rückstrahlende Gegenstände herzustellen, ohne eine Monolage aus relativ teuren Mikrolinsen zu verwenden. Erfindungsgemäße rückstrahlende Gegenstände weisen, wie oben erwähnt, einen selektive Winkelcharakter auf und können verhältnismäßig preiswert hergestellt werden. Bei Überzügen für Dokumente werden alle Informationen und Muster, die zwischen der Rückseite der Trägerfolie und der Vorderseite des Dokuments aufgedruckt sind, von der Trägerfolie geschützt. Um eine sehr gute Abrieb- und Witterungsbeständigkeit zu erzielen, können Harze gewählt werden, die zur Ausbildung der Trägerfolie und insbesondere der regellosen Anordnung von Mikrolinsen verwendet werden.An advantage of carrier films according to the present invention is that they can be used to produce retroreflective articles without using a monolayer of relatively expensive microlenses. Retroreflective articles according to the invention have, as mentioned above, a selective angular character and can be produced relatively inexpensively. In the case of document coatings, all information and patterns printed between the back of the carrier film and the front of the document are protected by the carrier film. In order to achieve very good abrasion and weather resistance, resins can be selected which are used to form the carrier film and in particular the random arrangement of microlenses.
Ein Trägerfolien-Verbundstoff, der sich in eine erfindungsgemäße rückstrahlende Folie umwandeln läßt, kann hergestellt werden, indem zuerst als Ausgangsform eine rückstrahlende Fo lie verwendet wird, die eine Monolage aus eingeschlossenen Mikrokügelchen aus Glas und eine Abstandsschicht umfaßt, die einen metallischen Überzug trägt, z. B. die spiegelnd reflektierende Schicht von Fig. 4 in dem US-Patent Nr. 4,505,967 (Bailey). Ein solcher metallischer Überzug weist eine Oberfläche mit halbkugeligen Vorsprüngen auf, auf der eine Urform mit dem folgenden Verfahren ausgebildet werden kann:A carrier film composite which can be converted into a retroreflective film according to the invention can be prepared by first forming a retroreflective film as a starting form lie comprising a monolayer of encapsulated glass microspheres and a spacer layer carrying a metallic coating, e.g. the specularly reflective layer of Fig. 4 in U.S. Patent No. 4,505,967 (Bailey). Such a metallic coating has a surface with hemispherical projections on which a master mold can be formed by the following process:
a) Herstellen einer durchsichtigen, härtbaren Zusammensetzung, zum Beispiel einer mit UV-Strahlung härtbaren oligomeren Zusammensetzung, wie sie z. B. in dem US-Patent Nr. 4,576,850 offenbart ist;a) preparing a transparent, curable composition, for example a UV-curable oligomeric composition, such as that disclosed in U.S. Patent No. 4,576,850;
b) Aufbringen dieser oligomeren Zusammensetzung auf die durchgehend gehärtete Oberfläche der Ausgangsform;b) applying this oligomeric composition to the fully hardened surface of the initial mold;
c) Auftragen eines Strangs der Zusammensetzung zwischen einer Trägerfolie und der Ausgangsform, wobei die Trägerfolie im wesentlichen eben ist, und wenigstens eine von der Trägerfolie und der Ausgangsform biegsam ist, wie in dem US-Patent Nr. 4,374,077 gelehrt wird;c) applying a strand of the composition between a carrier film and the preform, the carrier film being substantially planar and at least one of the carrier film and the preform being flexible, as taught in U.S. Patent No. 4,374,077;
d) Aushärten der aufgebrachten Zusammensetzung, z. B. durch UV-Strahlung, so daß man einen Verbundstoff aus der Trägerfolie und der ausgehärteten oligomeren Zusammensetzung erhält; undd) curing the applied composition, e.g. by UV radiation, to obtain a composite of the carrier film and the cured oligomeric composition; and
e) Herausnehmen des Verbundstoffs aus der Ausgangsform, so daß man eine Urform mit einer Oberfläche erhält, in der halbkugelige Aushöhlungen vorhanden sind.e) removing the composite from the initial mould to obtain a master mould with a surface in which hemispherical cavities are present.
In dem oben erwähnten US-Patent Nr. 4,374,077 wird eine Nachbildung durch Polymerisation einer flüssigen Masse offenbart, die zwischen einer geformten Oberfläche und einer Trägerfolie aufgebracht wird, auf der die Masse kleben soll.In the above-mentioned US Patent No. 4,374,077, a replication by polymerization of a liquid mass is disclosed, which is applied between a shaped surface and a carrier film to which the mass is to adhere.
Der Verbundstoff mit seiner Oberfläche mit halbkugeligen Aushöhlungen kann als Urform verwendet werden, aus der eine erfindungsgemäße Trägerfolie hergestellt wird. Das kann erfolgen, indem ein ähnliches Verfahren ausgeführt wird, bei dem die auf diese Weise hergestellte Urform und eine Trägerfolie oder Basisfolie von geeigneter Dicke verwendet werden, um als Abstandsschicht zu wirken. Veranschaulichende Beispiele für geeignete Basisfolien sind biegsame Folien aus Polyester, Polyvinylchlorid und Polymethylmethacrylat. Alternativ kann die Urform in spezieller Weise so bearbeitet werden, daß sie eine gewünschte regellose Anordnung von Mikrolinsen bildet. Typischerweise ist es etwas teuer, Urformen auf diese Weise herzustellen, wobei ein Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens darin besteht, daß eine geeignete Urform auf recht wirtschaftliche Weise zustandegebracht werden kann.The composite with its surface having hemispherical cavities can be used as a master from which a carrier film according to the invention is made. This can be done by carrying out a similar process using the master so made and a carrier film or base film of suitable thickness to act as a spacer layer. Illustrative examples of suitable base films are flexible films of polyester, polyvinyl chloride and polymethyl methacrylate. Alternatively, the master can be specially machined to form a desired random array of microlenses. Typically, it is somewhat expensive to make masters in this way, but an advantage of the process described above is that a suitable master can be made in a fairly economical manner.
Die härtbare Zusammensetzung wird zum Teil wegen ihrer Verarbeitbarkeit gewählt, d. h. ihrer Viskosität, ihrer Aushärtungsbedingungen usw. und ihrer Eigenschaften nach dem Aushärten, d. h. ihrer Abriebfestigkeit, Klarheit usw. Zu der veranschaulichenden Klasse von härtbaren Zusammensetzungen zählen die In dem oben erwähnten US-Patent Nr. 4,576,850 offenbarten, mit UV-Strahlung härtbaren Zusammensetzungen. In diesem Patent werden einteilige, lösungsmittelfreie, durch Strahlung additionspolymerisierbare oligomere Zusammensetzungen offenbart, die harte und weiche Segmente enthalten. Die Zusammensetzungen enthalten typischerweise zwischen 0,1 und etwa 0,5 Gew.-% eines Photoinitiators. Die harten Segmente sind vorzugsweise Polyurethan, und die weichen Segmente sind vorzugsweise Polyester.The curable composition is chosen in part for its processability, i.e., its viscosity, its curing conditions, etc., and its post-curing properties, i.e., its abrasion resistance, clarity, etc. The illustrative class of curable compositions include the UV radiation curable compositions disclosed in the above-mentioned U.S. Patent No. 4,576,850. This patent discloses one-part, solvent-free, radiation addition polymerizable oligomeric compositions containing hard and soft segments. The compositions typically contain between 0.1 and about 0.5 weight percent of a photoinitiator. The hard segments are preferably polyurethane, and the soft segments are preferably polyester.
Die härtbare Zusammensetzung wird vorzugsweise in begrenzter Menge auf die Urform aufgebracht, so daß z. B. die Zusammensetzung die Aushöhlungen vollständig füllt, jedoch nicht weiter über die Oberfläche der Urform hinausragt als um etwa 20 Prozent der durchschnittlichen Tiefe der halbkugeligen Aus höhlungen. Auf diese Weise kann die Trägerfolie, die zumindest zu einem Teil der Abstandsschicht wird, verwendet werden, um im wesentlichen die gewünschte Gesamtzugstabilität und folienähnliche Stabilität des Gegenstands festzulegen. Auch ist die härtbare Zusammensetzung typischerweise teurer als das Trägerfolienmaterial, und es ist typischerweise leichter, den Schrumpf und den Verzug beim Aushärten zu kontrollieren, wenn die härtbare Masse eine geringere Dicke aufweist. Vorzugsweise ist die regellose Anordnung der Mikrolinsen zwischen etwa 0,01 und etwa 0,05 Millimeter dick, wenn eine rückstrahlende Folie, die eine Monolage aus Mikrokügelchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 65 m enthält, als Ausgangsform gemäß obiger Beschreibung verwendet wird. In solchen Fällen ist die Abstandsschicht typischerweise zwischen etwa 0,2 und etwa 0,3 Millimetern dick.The curable composition is preferably applied to the master mold in a limited amount so that, for example, the composition completely fills the cavities but does not protrude beyond the surface of the master mold by more than about 20 percent of the average depth of the hemispherical cavity. cavities. In this way, the carrier film, which becomes at least a portion of the spacer layer, can be used to substantially determine the desired overall tensile and film-like stability of the article. Also, the curable composition is typically more expensive than the carrier film material, and it is typically easier to control shrinkage and warpage upon curing when the curable composition has a smaller thickness. Preferably, the random array of microlenses is between about 0.01 and about 0.05 millimeters thick when a retroreflective sheeting containing a monolayer of microspheres having an average diameter of about 65 micrometers is used as the starting form as described above. In such cases, the spacer layer is typically between about 0.2 and about 0.3 millimeters thick.
Die Viskosität der oligomeren Zusammensetzung, die in Schritt b) aufgebracht wurde, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1000 bis etwa 5000 Centipoise ("cps"). Oberhalb dieses Bereiches könnten möglicherweise Luftblasen mit eingeschlossen werden, und das Harz könnte möglicherweise die Aushöhlungen in der Formungsfläche der Urform nicht vollständig ausfüllen. Unterhalb dieses Bereiches würde das Harz möglicherweise beim Aushärten so stark schrumpfen, daß das gehärtete Harz die Formungsfläche der Urform nicht vollständig nachbilden kann. Vorzugsweise liegt die Viskosität des Harzes zwischen etwa 2000 und etwa 3000 cps. Innerhalb dieses bevorzugten Bereiches sollte die oligomere Zusammensetzung die Aushöhlungen in der Urform vollständig ausfüllen, ohne daß Druck aufgebracht zu werden braucht. Wenn jedoch die Aushöhlungen ungewöhnlich tief und/oder schmal sind, kann es erwünscht sein, die Viskosität bis unter 2000 cps zu vermindern, weil etwas Schrumpf gegenüber einem Versagen zu bevorzugen ist, um die Merkmale vollständig zu erfüllen.The viscosity of the oligomeric composition applied in step b) is preferably in the range of about 1000 to about 5000 centipoise ("cps"). Above this range, air bubbles may be trapped and the resin may not completely fill the cavities in the molding surface of the master mold. Below this range, the resin may shrink so much during curing that the cured resin may not completely replicate the molding surface of the master mold. Preferably, the viscosity of the resin is between about 2000 and about 3000 cps. Within this preferred range, the oligomeric composition should completely fill the cavities in the master mold without the need to apply pressure. However, if the cavities are unusually deep and/or narrow, it may be desirable to reduce the viscosity to below 2000 cps because some shrinkage is preferable to failure in order to fully meet the characteristics.
Um die gewünschte Viskosität in Zusammensetzungen zu erzielen, wie sie z. B. in dem US-Patent Nr. 4,576,850 offenbart sind, kann es notwendig werden, in die oligomere Zusammensetzung ein ethylenisch ungesättigtes Monomer aufzunehmen, zum Beispiel ein Alkylacrylat, vorzugsweise ein Alkylacrylat, bei dem die Alkylgruppe eine gerade Kette von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen enthält. Die relativen Mengen an Oligomer und Monomer sollten so kontrolliert werden, daß das Gesamt- Äquivalentgewicht der Zusammensetzung nicht so niedrig wird, daß es beim Aushärten zu einem unannehmbar hohen Schrumpf kommt.In order to achieve the desired viscosity in compositions such as those disclosed in U.S. Patent No. 4,576,850, it may be necessary to include in the oligomeric composition an ethylenically unsaturated monomer, for example an alkyl acrylate, preferably an alkyl acrylate in which the alkyl group contains a straight chain of 4 to 12 carbon atoms. The relative amounts of oligomer and monomer should be controlled so that the total equivalent weight of the composition does not become so low as to cause unacceptably high shrinkage upon curing.
Polyvinylchlorid ist ein bevorzugtes Substrat zur Verwendung in Schritt c), da es typischerweise wirtschaftlich, haltbar, durchsichtig und maßstabil ist. Weitere veranschaulichende Beispiele für geeignete Trägerfolien sind Folien aus Polycarbonat, biaxial orientiertem Polypropylen und biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat, deren Oberflächen so behandelt wurden, z. B. durch Koronabehandlung, daß die feste Haftung an der oligomeren Zusammensetzung begünstigt wird. Jedes dieser Substrate, die typischerweise in Dicken zwischen etwa 0,05 und etwa 0,4 Millimetern verwendet werden, kann so hin- und hergebogen werden, daß sich ein Harzstrang ausbreitet, wie in dem US-Patent Nr. 4,374,077 gelehrt wird. Weitere veranschaulichende Beispiele für geeignete Trägermaterialien sind Folien aus Cellulosecetatbutyrat, Cellulosecetatpropionat, Polyethersulfon, Polymethylmethacrylat und Polyurethan, sowie Glas.Polyvinyl chloride is a preferred substrate for use in step c) because it is typically economical, durable, transparent, and dimensionally stable. Other illustrative examples of suitable carrier films are films of polycarbonate, biaxially oriented polypropylene, and biaxially oriented polyethylene terephthalate whose surfaces have been treated, e.g., by corona treatment, to promote strong adhesion to the oligomeric composition. Each of these substrates, typically used in thicknesses between about 0.05 and about 0.4 millimeters, can be bent back and forth to spread a resin strand, as taught in U.S. Patent No. 4,374,077. Other illustrative examples of suitable carrier materials are films of cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, polyethersulfone, polymethyl methacrylate, and polyurethane, as well as glass.
Die härtbare Zusammensetzung und die Trägerfolie werden vorzugsweise so gewählt, daß beim Aushärten eine feste Bindung dazwischen entsteht.The curable composition and the carrier film are preferably selected so that a strong bond is formed between them during curing.
Die optimale Dicke der Trägerschicht oder Abstandsschicht richtet sich zum Teil nach der durchschnittlichen Größe und Form der Mikrolinsen. In einer typischen rückstrahlenden Fo lie, wie sie z. B. in der oben beschriebenen Weise als Ausgangsform verwendet wird, weisen 80 Prozent der Mikrokügelchen einen Durchmesser im Bereich von 15 Prozent des Durchschnitts auf. Wenn der durchschnittliche Durchmesser der Mikrokügelchen etwa 65 m beträgt, weisen die Mikrolinsen in der resultierenden erfindungsgemäßen Trägerfolie eine ungefähre durchschnittliche Brennweite zwischen etwa 0,2 und etwa 0,3 Millimetern auf, und dadurch kann eine Abstandsschicht zwischen etwa 0,2 und etwa 0,3 Millimetern dick oder etwas dünner sein, wenn eine durchsichtige Klebstoffschicht zwischen der Trägerfolie und der reflektierenden Schicht vorgesehen wird. Da eine dünnere Trägerfolie wirtschaftlicher und gleichermaßen geeignet wäre, kann vorzugsweise mit einer rückstrahlenden Folie mit Mikrokügelchen aus Glas von kleinerem durchschnittlichem Durchmesser begonnen werden.The optimal thickness of the carrier layer or spacer layer depends in part on the average size and shape of the microlenses. In a typical retroreflective film lie, for example, as used as a starting form in the manner described above, 80 percent of the microspheres have a diameter in the range of 15 percent of the average. If the average diameter of the microspheres is about 65 m, the microlenses in the resulting carrier film of the invention have an approximate average focal length between about 0.2 and about 0.3 millimeters and thereby a spacer layer can be between about 0.2 and about 0.3 millimeters thick or somewhat thinner if a transparent adhesive layer is provided between the carrier film and the reflective layer. Since a thinner carrier film would be more economical and equally suitable, it is preferable to start with a retroreflective sheeting having glass microspheres of smaller average diameter.
Erfindungsgemäße Gegenstände können in im wesentlichen starrer oder in biegsamer Form hergestellt werden. Zum Beispiel können erfindungsgemäße Gegenstände bei Wahl von geeigneten Materialien so biegsam sein, daß sie um einen Dorn von 1 cm Durchmesser herum zu einer Rollenform gewickelt werden können.Articles according to the invention can be manufactured in a substantially rigid or in a flexible form. For example, with the selection of suitable materials, articles according to the invention can be flexible enough to be wound around a 1 cm diameter mandrel into a roll form.
Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgenden veranschaulichenden Beispiele, die nicht einschränkend sein sollen. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind alle Mengen als Gewichtsteile ausgedrückt.The invention is further explained by the following illustrative examples, which are not intended to be limiting. Unless otherwise indicated, all amounts are expressed as parts by weight.
Die Rückstrahlungshelligkeit wurde unter einem Divergenzwinkel von 0,2º und einem Eintrittswinkel von -4º in Candela pro Lumen unter Verwendung eines Retroluminometers nach der Beschreibung in der Publikation T 987,003 des US-Verteidigungs ministeriums gemessen.The retroluminosity was measured at a divergence angle of 0.2º and an entrance angle of -4º in candelas per lumen using a retroluminometer as described in U.S. Department of Defense publication T 987,003.
Es wurde eine einteilige, lösungsmittelfreie, durch Strahlung additionspolymerisierbare, vernetzbare, organische oligomere Zusammensetzung mit harten Segmenten und weichen Segmenten und einer Viskosität von 1600 cps durch Vermischen der folgenden Bestandteile hergestellt:A one-part, solvent-free, radiation-addition polymerizable, crosslinkable, organic oligomeric composition having hard segments and soft segments and a viscosity of 1600 cps was prepared by mixing the following ingredients:
Mit Acrylat überdecktes Polycaprolacton-Urethan-Oligomer 54,3Acrylate-capped polycaprolactone urethane oligomer 54.3
N-Vinylpyrrolidon 16,3N-vinylpyrrolidone 16.3
[(Ethoxy)-2-ethoxy]ethylacrylat 11,3[(Ethoxy)-2-ethoxy]ethyl acrylate 11.3
1,6-Hexandioldiacrylat 5,71,6-Hexanediol diacrylate 5,7
N-(Isobutoxymethyl)acrylamid 11,1N-(Isobutoxymethyl)acrylamide 11.1
Mischung tertiärer Amine (TINUVIN 292 von Ciby-Geigy) 1,0Mixture of tertiary amines (TINUVIN 292 from Ciby-Geigy) 1.0
1-Hydroxycyclohexylacetophenon 0,251-Hydroxycyclohexylacetophenone 0.25
Als Oberfläche der Ausgangsform wurde die metallische reflektierende Schicht einer rückstrahlenden Folie mit eingeschlossenen Linsen verwendet, die eine Monolage von Mikrokügelchen aus Glas mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 65 m umfaßt. Es sei angemerkt, daß echte Kügelchen nicht zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehören. Auf die metallische Schicht wurde die flüssige oligomere Zusammensetzung in einer Menge aufgebracht, die gerade ausreichte, um die Aushöhlungen der metallischen Schicht zu füllen. Auf diese wurde eine klare Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 0,125 Millimetern aufgebracht, durch die hindurch die oligomere Zusammensetzung in 2 Durchläufen unter einer Mitteldruck- Quecksilberlampe von 350 bis 380 Nanometern und 125 W pro linearem Zentimeter hindurch bestrahlt wurde, wobei auf diese Weise eine Gesamteinwirkung von 110 mJ/cm² erfolgte. Die konturierte Oberfläche des resultierenden ersten Verbundstoffs bestand aus im wesentlichen aneinanderstoßenden halbkugeligen konkaven Formen.The surface of the initial mold used was the metallic reflective layer of a lens-enclosed retroreflective sheeting comprising a monolayer of glass microspheres having an average diameter of about 65 microns. It should be noted that true spheres are not within the scope of the present invention. The liquid oligomeric composition was applied to the metallic layer in an amount just sufficient to fill the cavities of the metallic layer. On top of this was applied a clear polycarbonate film having a thickness of 0.125 millimeters through which the oligomeric composition was irradiated in 2 passes under a medium pressure mercury lamp of 350 to 380 nanometers at 125 W per linear centimeter, thus giving a total exposure of 110 mJ/cm2. The contoured surface of the resulting first composite consisted essentially of abutting hemispherical concave shapes.
Das gleiche Verfahren wurde unter Verwendung des resultierenden Verbundstoffs als Urform wiederholt, wobei auf diese Weise ein zweiter Verbundstoff ausgebildet wurde, der eine Gesamtdicke von etwa 0,2 Millimetern aufwies und aus einer Trägerfolie aus Polycarbonat und einer Anordnung von im wesentlichen halbkugeligen Mikrolinsen bestand.The same process was repeated using the resulting composite as a master mold, thus forming a second composite having a total thickness of about 0.2 millimeters and consisting of a polycarbonate carrier film and an array of substantially hemispherical microlenses.
Auf die ebene Oberfläche des zweiten Verbundstoffs wurde Aluminium durch Vakuumaufdampfen bis zu einer Dicke von etwa 70 Nanometern aufgebracht. Die resultierende rückstrahlende Folie hatte eine Rückstrahlungshelligkeit von 390 Candela pro Lumen.Aluminum was vacuum deposited onto the flat surface of the second composite to a thickness of about 70 nanometers. The resulting retroreflective film had a retroreflective brightness of 390 candelas per lumen.
Es wurde ein Verbundstoff wie der zweite Verbundstoff von Beispiel 1 hergestellt, nur betrug die Dicke seines Trägers aus Polycarbonat 0,25 Millimeter. Die Mikroaufnahme in Fig. 4 zeigt die resultierende Anordnung von Mikrolinsen.A composite was prepared like the second composite of Example 1, except that the thickness of its polycarbonate support was 0.25 millimeters. The photomicrograph in Fig. 4 shows the resulting array of microlenses.
Auf die ebene Oberfläche der Trägerfolie aus Polycarbonat wurde durch Siebdruck ein Muster aus farbloser Tinte (Tinte RAGE-800 von Advance Process Supply in Chicago) aufgedruckt, das auf eine Dicke von weniger als 0,01 Millimetern trocknete. Darauf wurde durch Vakuumaufdampfen Zinksulfid bis zu einer Dicke von etwa einer viertel Wellenlänge von 520 Nanometern aufgebracht, um eine durchsichtige reflektierende Schicht zu schaffen. Das ZnS neigte dazu, nur an der klaren Tinte und den Bereichen unmittelbar um die Tintenschichten herum zu haften und die freiliegenden Bereiche aus Polycarbonat unbedeckt zu lassen. Dann wurde eine 0,05 Millimeter dicke Schicht aus ELVAX 550, einem Schmelzklebstoff aus Ethylen- Vinylacetat-Copolymer von DuPont, darauf aufkaschiert. Der resultierende durchsichtige Schutzüberzug gemäß der Zeichnung wurde mit seiner Klebstoffschicht bei 82ºC auf die Vorderseite eines Führerscheins aufkaschiert, der mit aufgedruckten Informationen versehen war.A pattern of clear ink (RAGE-800 ink from Advance Process Supply in Chicago) was screen printed onto the flat surface of the polycarbonate carrier film, drying to a thickness of less than 0.01 millimeters. Zinc sulfide was then vacuum deposited to a thickness of about a quarter wavelength of 520 nanometers to create a clear reflective layer. The ZnS tended to adhere only to the clear ink and the areas immediately surrounding the ink layers, leaving the exposed polycarbonate areas uncovered. A 0.05 millimeter thick layer of ELVAX 550, a DuPont ethylene-vinyl acetate copolymer hot melt adhesive, was then laminated on top. The The resulting transparent protective coating according to the drawing was laminated with its adhesive layer at 82ºC to the front of a driving license which had printed information on it.
Wurden diese aufgedruckten Informationen durch den Überzug hindurch betrachtet, waren sie trotz eines leicht farbigen "Kippbildes" dort deutlich lesbar, wo die klare Tinte aufgebracht worden war, und dieses Bild war ein Muster, das sich über die gesamte Vorderseite des Führerscheins erstreckte und unter Umgebungslicht deutlich sichtbar war. Wurde das Muster unter spiegelnder Reflexion betrachtet, war es glänzend hell.When viewed through the overlay, this printed information was clearly legible despite a slightly colored "tilt" where the clear ink had been applied, and this image was a pattern that extended across the entire front of the license and was clearly visible under ambient light. When viewed under specular reflection, the pattern was brilliantly bright.
Die Mikrolinsen wurden mit feinem Sandpapier gescheuert, um die Abnutzung zu simulieren, die bei normaler Verwendung in einem Zeitraum von mehreren Jahren zu erwarten war, und danach blieben die aufgedruckten Informationen lesbar, und das farbige "Kippbild" blieb unter Umgebungslicht deutlich sichtbar.The microlenses were scrubbed with fine sandpaper to simulate the wear that would be expected from normal use over a period of several years, and after that the printed information remained legible and the colored "tilt image" remained clearly visible under ambient light.
Es wurde ein Führerschein in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur mit folgenden Abweichungen:A driving license was produced in the same way as in Example 1, only with the following differences:
a) der Träger bestand aus Poly(vinylchlorid);a) the carrier consisted of poly(vinyl chloride);
b) es wurden zwei Klebstoffschichten nach der Darstellung in Fig. 3 aufgebracht;b) two layers of adhesive were applied as shown in Fig. 3;
c) es wurde ein Muster aus der farblosen Tinte mit Siebdruck auf die freiliegende Seite der Klebstoffschicht aufgedruckt, die auf die zweite Seite der Trägerfolie aufgebracht wurde;c) a pattern of the colourless ink was screen printed onto the exposed side of the adhesive layer applied to the second side of the carrier film;
d) auf dieses Muster wurde ZnS aufgebracht und klebte nur an der Tinte, nicht an dem Klebstoff.d) ZnS was applied to this sample and only stuck to the ink, not to the adhesive.
Als dieser Führerschein durch den Überzug hindurch betrachtet wurde, war unter Umgebungslicht ein "Kippbild" gleich dem von Beispiel 2 zu sehen und war unter spiegelnder Reflexion glänzend hell.When this license was viewed through the overlay, a "tilt image" similar to that of Example 2 was visible under ambient light and was brilliantly bright under specular reflection.
Es wurde ein Verbundstoff (von etwa 15 · 28 Zentimetern) wie der zweite Verbundstoff von Beispiel 1 hergestellt, nur bestand die Trägerfolie aus Polyvinylchlorid von 0,25 Millimeter Dicke, und der Verbundstoff wurde mittels Aufbringen von ZnS durch Vakuumaufdampfen bis zu einer Dicke von etwa einer viertel Wellenlänge von 520 Nanometern in eine rückstrahlende Folie umgewandelt. Messungen der Rückstrahlungshelligkeit erfolgten an jeder der vier Ecken und in den Mittelpunkten längs der langen Seiten. Die Ergebnisse in Candela pro Lumen lauteten:A composite (approximately 15 x 28 centimeters) was prepared like the second composite of Example 1, except that the carrier film was made of polyvinyl chloride 0.25 millimeters thick and the composite was converted into a retroreflective film by vacuum deposition of ZnS to a thickness of about a quarter wavelength of 520 nanometers. Measurements of retroreflective brightness were made at each of the four corners and at the midpoints along the long sides. The results in candelas per lumen were:
68 78 7168 78 71
56 71 69.56 71 69.
Angesichts der Tatsache, daß die thermoplastische Folie aus Polyvinylchlorid unvermeidlicherweise Dickenschwankungen aufweist, die zu einer etwas ungleichmäßig dicken Abstandsschicht führen, und daß die Mikrolinsen verschieden groß waren, sind diese Werte bemerkenswert einheitlich.Given that the thermoplastic film of polyvinyl chloride inevitably has thickness variations that result in a somewhat unevenly thick spacer layer and that the microlenses were of different sizes, these values are remarkably consistent.
Es wurde ein Verbundstoff wie in Beispiel 2 hergestellt, nur wurde die farblose Tinte durch eine farbige, durchsichtige Tinte mit der folgenden Formulierung ersetzt: 80 Teile farblose Tinte (Roto/Flexo Extender FA-1626 von Sinclair and Valentine, St. Paul, Minnesota) und 20 Teile Interferenzpigment AFFLAIR 235 Rutile Green Pearl von EM Industries, Inc., Hawthorne, New York. Der Verbundstoff wurde dann wie in Bei spiel 2 in eine rückstrahlende Folie umgewandelt, die auf die Vorderseite eines Führerscheins aufgeklebt wurde. Das entstandene "Kippbild" war stärker gefärbt als das in Beispiel 2 erhaltene, jedoch waren die auf die Vorderseite des Führerscheins aufgedruckten Informationen durch das Bild hindurch lesbar.A composite was prepared as in Example 2, except that the colorless ink was replaced with a colored, transparent ink having the following formulation: 80 parts colorless ink (Roto/Flexo Extender FA-1626 from Sinclair and Valentine, St. Paul, Minnesota) and 20 parts interference pigment AFFLAIR 235 Rutile Green Pearl from EM Industries, Inc., Hawthorne, New York. The composite was then processed as in Example 2. Example 2 was converted into a retroreflective film that was stuck to the front of a driver's license. The resulting "tilted image" was more colored than that obtained in Example 2, but the information printed on the front of the driver's license was readable through the image.
Für die Fachleute werden verschiedene Modifikationen und Abänderungen der Erfindung ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung offensichtlich, die auf den in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang beschränkt ist.Various modifications and variations of the invention will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention, which is limited to the scope defined in the appended claims.
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